发布时间 : 星期日 文章物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案5-8更新完毕开始阅读3e64c9fdabea998fcc22bcd126fff705cd175cc6
答：(A)。恒沸混合物不是化合物，不具有确定的组成，其恒沸点和组成都会随着外压的改变而改变。
9．对于二组分气—液平衡系统，哪一个可以用蒸馏或精馏的方法将两个组分分离成纯组分？
（ ）
（A）接近于理想的液体混合物 系
（B）对Raoult定律产生最大正偏差的双液
（C）对Raoult定律产生最大负偏差的双液系 （D）部分互溶的双液系
答：（A）。完全互溶的理想双液系，或对Raoult定律发生较小正（负）偏差的都可以用蒸馏或精馏的方法将其分开，两者的沸点差别越大，分离越容易。而对Raoult定律产生最大正（负）偏差的双液系，气－液两相区分成两个分支，形成了最低（或最高）恒沸混合物，用蒸馏方法只能得到一个纯组分和一个恒沸混合物。部分互溶的双液系首先要将两个液层分离，然后视具体情况而决定分离两个互溶部分的液相，或采用萃取的方法，单用蒸馏方法是不行的。
10．某一固体，在25℃和大气压力下升华，这意味着 ( ) (A) 固体比液体密度大些 (B) 三相点的压力大于大气压力 (C) 固体比液体密度小些 (D) 三相点的压力小于大气压力
答：(B)。画一单组分系统相图的草图，当三相点的压力大于大气压力时，在25℃和大气压力下处于气相区，所以固体会升华。CO2的相图就属于这一类型。
11．在相图上，当系统处于下列哪一点时，只存在一个相? ( ) (A) 恒沸点 (B) 熔点 (C) 临界点 (D) 低共熔点
答：(C)。在临界点时，气-液界面消失，只有一个相。其余三个点是两相或三相共存。 12．在水的三相点附近，其摩尔气化焓和摩尔熔化焓分别为44.82 kJ?mol和
?15.99 kJ?mol?1。则在三相点附近，冰的摩尔升华焓为 ( )
(A) 38.83 kJ?mol (B) 50.81 kJ?mol
?1?1 (C) ?38.83 kJ?mol (D) ?50.81 kJ?mol
?1?1答：(B)。摩尔升华焓等于摩尔气化焓与摩尔熔化焓之和。
H2O(l)，H2(g)，CO(g)和CO2(g)，13．某反应系统中共有的物种为Ni(s)，NiO(s)，
它们之间可以达成如下三个化学平衡
（1） NiO(s)?CO(g) （2） H2O(l)?CO(g) （3） NiO(s)?H2(g)Kp,1Ni(s)?CO2(g) H2(g)?CO2(g)
Kp,2Kp,3Ni(s)?H2O(l)
（ ）
该反应的组分数C和平衡常数之间的关系为
（A） C?3, Kp,1?Kp,2Kp,3 （C） C?3, Kp,3?Kp,1/Kp,2
（B）C?4, Kp,3?Kp,1/Kp,2 （D）C?4, Kp,3?Kp,2/Kp,1
答：（B）。这个系统有6个物种，在三个化学平衡中只有2个是独立的，没有其他限制条件，所以组分数C?4。因为(1)?(2)?(3)，方程式的加减关系，反应的Gibbs自由能也是加减关系，而平衡常数之间则是乘除关系，所以Kp,3?Kp,1/Kp,2。
14．将纯的H2O(l)放入抽空、密闭的石英容器中，不断加热容器，可以观察到哪种现象
（ ）
（A） 沸腾现象 （C） 升华现象
（B）三相共存现象 （D）临界现象
答：（D）。在单组分系统的相图上，是该系统自身的压力和温度，就象该实验所示。实验不是在外压下进行的，系统中也没有空气，所以不可能有沸腾现象出现。在加热过程中，水的气、液两种相态一直处于平衡状态，即H2O(l)H2O(g)。H2O(l)随着温度的升高，
的密度不断降低，而水的蒸气压不断升高，致使H2O(g)的密度变大，当H2O(l)和H2O(g)的两种相态的密度相等时，气-液界面消失，这就是临界状态。
15．Na 2CO3和水可形成三种水合盐：Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O和NaCO3·10H2O。
在常压下，将Na2CO3投入冰－水混合物中达三相平衡时，若一相是冰，一相是Na2CO3水溶液，则另一相是 （ ）
(A) Na2CO3 (B) Na2CO3·H2O (C) Na2CO3·7H2O (D) Na2CO3·10H2O
答：（D）。画一张草图，NaCO3·10H2O的含水量最多，一定最靠近表示纯水的坐标一边。
五．习题解析
1．将N2(g)，H2(g)和NH3(g)三种气体，输入773 K，3.2?10 kPa的放有催化剂的合成塔中。指出下列三种情况系统的独立组分数（设催化剂不属于组分数）
(1) N2(g)，H2(g)和NH3(g)三种气体在输入合成塔之前。 (2) 三种气体在塔内反应达平衡时。
(3) 开始只输入NH3(g)，合成塔中无其它气体，待其反应达平衡后。 解： (1) 进入合成塔之前，三种气体没有发生反应，故组分数C?3。
（2）在塔内反应达平衡时，系统的物种数S?3，但有一个化学平衡条件，故C?2。 （3）开始只输入NH3(g)，NH3(g)分解达平衡，系统的物种数S?3，但有一个化学平衡条件和一个浓度限制条件，故C?1。
2．指出下列平衡系统中的物种数，组分数，相数和自由度数。 (1) CaSO4的饱和水溶液。
(2) 将5ｇNH3(g)通入1 dm3水中，在常温下与蒸气平衡共存。
解：（1）物种数S?2，CaSO4(s)和H2O(l)。组分数C?2，相数P?2。根据相律，
7f?C?2?P?2。这两个自由度是指温度和压力，即在一定的温度和压力的范围内，能
保持固、液两相平衡不发生变化。
(2) 因为NH3(g)与水会发生相互作用，生成NH3?H2O，所以物种数S?3，
NH3(g)，H2O(l)和NH3?H2O。有一个形成一水合氨的平衡，故R?1，所以C?2。
有气、液两相，P?2。根据相律，f?C?2?P?2。这两个自由度是指温度和压力，即在一定的温度和压力的范围内，能维持固、气两相平衡的状态不发生变化。
3．CaCO3(s)在高温下分解为CaO(s)和CO2(g)，根据相律解释下述实验事实。 (1) 在一定压力的CO2(g)中，将CaCO3(s)加热，实验证明在加热过程中，在一定的温度范围内CaCO3(s)不会分解。
(2) 在CaCO3(s)的分解过程中，若保持CO2(g)的压力恒定，实验证明达分解平衡时，温度有定值。
解：(1) 该系统中有两个物种，CO2(g)和CaCO3(s)，所以物种数S?2。在没有发生反应时，组分数C?2。现在是一个固相和一个气相两相共存，P?2。当CO2(g)的压力有定值时，根据相律，条件自由度f?C?1?P?2?1?2?1。这个自由度就是温度，即在一定的温度范围内，可维持两相平衡共存不变，所以CaCO3(s)不会分解。
（2）该系统有三个物种，CO2(g)，CaCO3(s)和CaO(s)，所以物种数S?3。有一个化学平衡，R?1。没有浓度限制条件，因为产物不在同一个相，故C?2。现在有三相共存（两个固相和一个气相），P?3。若保持CO2(g)的压力恒定，条件自由度
*f*?C?1?P?2?1?3?0。也就是说，在保持CO2(g)的压力恒定时，温度不能发生变
化，即CaCO3(s)的分解温度有定值。
4．已知固体苯的蒸气压在273 K时为3.27 k Pa，293 K时为12.30 k Pa；液体苯的蒸气压在293 K时为10.02 k Pa，液体苯的摩尔气化焓为?vapHm?34.17 kJ?mol。试计算
(1) 在303 K 时液体苯的蒸气压，设摩尔气化焓在这个温度区间内是常数。 (2) 苯的摩尔升华焓。 (3) 苯的摩尔熔化焓。
解：（1） 用Clausius-Clapeyron 方程，求出液态苯在303 K时的蒸气压 ln?1p(T2)?vapHm?11????? p(T1)R?T1T2?p(303K)34 170 J?mol?1?11?ln???? 10.02 kPa8.314 J?mol?1?K?1?293K303K?解得液体苯在303 K时的蒸气压
p(303K)?15.91 kPa
（2）用Clausius-Clapeyron方程，求出固体苯的摩尔升华焓 ln12.303.27?1??1???
8.314J?mol?1?K?1?273K293K??subHm解得固体苯的摩尔升华焓
?subHm?44.05 kJ?mol?1